лотлжьд. ААС ЛР7. Лабораторная работа 7 (2 часа) Изучение устройства и работы клавиатуры. Изучение устройства и работы оптической мыши
 Скачать 2.98 Mb.
|
|
Лабораторная работа № 7 (2 часа) «Изучение устройства и работы клавиатуры. Изучение устройства и работы оптической мыши» Цель работы: изучить виды механизмов клавиш, изучить устройство, принцип работы и характеристики оптической мыши. Способствовать формированию соответствующих общих и профессиональных компетенций: ОК-01, ОК-02, ОК-03, ОК-04, ОК-09. Студент должен уметь: осуществлять установку и конфигурирование персональных компьютеров, и подключение периферийных устройств; знать: классификацию, общие принципы построения и физические основы работы периферийных устройств; способы подключения стандартных и нестандартных периферийных устройств (ПУ). Средства для выполнения работы: аппаратные: ПК; СЭДО СВФУ (Мoodle) - Портал электронного обучения СВФУ ОП.02 Архитектура аппаратных средств I. Подготовка к выполнению лабораторной работы: Изучить теоретический материал из методических указаний лабораторной работы. С помощью макета клавиатуры и компьютерной мыши изучить строение и принцип работы устройств, а также закрепить полученные знания на практике Проверить свои знания по контрольным вопросам и сдать лабораторную работу. II. Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы Клавиатуры. Существует четыре типа клавиатур, которые различаются механизмом работы клавиш: механические клавиатуры, мембранные, полумеханические, клавиатуры с ножничным механизмом. Мембранная клавиатура является самой распространенной из всех, по причине низкой стоимости изготовления и относительно невысокого уровня шума, издаваемого клавишами при наборе. Принцип действия довольно прост, при нажатии одной из клавиш замыкаются контактные мембраны в форме диска, расположенные на пластиковой пленке, сложенной как бы в два слоя (по одной мембране на каждый слой).  Рисунок 18.1 – Устройство мембранной клавиатуры Между этими слоями находится еще один – слой, изолирующий контакты верхнего и нижнего слоев. За возврат клавиш отвечает резиновый "купол", вот откуда "бесшумность" клавиатур такого типа. Использование резинового "купола" вместо пружины, позволяет повысить надежность, такие клавиатуры достаточно герметичны. Из недостатков такого типа клавиатур можно отметить относительно малый ресурс (в среднем 10 млн. нажатий – около 5 лет работы), а также «эффект усталости», когда нажимать клавиши становится все легче. В полумеханических клавиатурах вместо обычных контактов используются более долговечные металлические контакты, размещенные на печатной плате. Однако, как и прежде, здесь за возврат клавиш в начальное положение отвечает все тот же резиновый купол. Получается, что «эффект усталости» клавиш здесь так же присутствует. Но в целом, такие устройства более надежны, но и цена на них выше, чем на клавиатуры мембранного типа. Главное отличие механических клавиатур заключается в том, что за возврат клавиш отвечает пружина. Подобное решение призвано повысить долговечность работы и улучшить тактильные ощущения при наборе, особенно при быстром наборе. Соответственно про «усталость» клавиш говорить не приходится, здесь таковой эффект отсутствует полностью. Все контакты в механических клавиатурах выполнены из металла, но существуют разновидности с позолоченными контактами. О надежности можно судить по приблизительному сроку службы таких клавиатур, который составляет от 50 (для обычных) до 100 (для позолоченных контактов) млн. нажатий. Так как в конструкции таких клавиатур отсутствует резиновый купол, его роль выполняют специальные переключатели.  Рисунок 18.2 – Устройство механической клавиатуры По сравнению с мембранными, механические клавиатуры намного быстрее реагируют на нажатия, и за счет того, что не приходится нажимать клавишу до упора вниз, получается, что печатаете вы быстрее, а энергии на это все тратите меньше. Очень часто клавиатуры имеют так называемую тактильную отдачу – клик, это когда вы при нажатии ощущаете, как кнопки нажимаются. Для «слепого» набора это очень важно. В мембранной клавиатуре тактильная отдача со временем становится не такой же, как в начале, играет роль тот самый эффект усталости клавиш. А в механической – не изменится. Механические клавиатуры тяжелее мембранных, за счет того, что в конструкции используются тяжелые материалы. Например, все клавиши могут быть вмонтированы в металлическую пластину, что не только добавляет веса, но и увеличивает стоимость самой клавиатуры. А отсутствие резиновых элементов в конструкции приводит к потере герметичности, хотя есть модели с защитой от жидкостей, но стоимость их очень высока. Клавиатуры с ножничным механизмом клавиш используются в ноутбуках, но можно приобрести такую для обычного ПК. Позиционируются они, как разновидность мембранных клавиатур, но при этом обеспечивают более ровный вертикальный ход клавиш и отсутствие заеданий. Достигается это все за счет того, что клавиши закрепляются с помощью двух пластиковых деталей (креплений), образующих "ножницы". Благодаря такому механизму, достигается равномерность нажатия, то есть становится не так важно, в какую часть клавиши вы нажмете, в центр или ее край, четкость нажатия все равно останется на высоте.  Рисунок 18.3 – Устройство ножничного механизма Компьютерная мышь – механический манипулятор, преобразующий движение в управляющий сигнал. В частности, сигнал может быть использован для позиционирования курсора или прокрутки страниц. Мышь получила широкое распространение в связи с появлением графического интерфейса пользователя на персональных компьютерах. Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно – на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В разных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором – указателем – манипулятором элементами интерфейса. В настоящее время в качестве датчиков, оценивающих перемещение мыши, применяются оптические датчики. Такие датчики позволяют непосредственно отслеживать перемещение рабочей поверхности относительно мыши. Исключение механической составляющей обеспечивает более высокую надёжность и позволяет увеличить разрешающую способность детектора. Первое поколение оптических датчиков было представлено различными схемами оптопарных датчиков с непрямой оптической связью – светоизлучающих и воспринимающих отражение от рабочей поверхности светочувствительных диодов. Такие датчики имели одно общее свойство – они требовали наличия на рабочей поверхности специальной штриховки. В России оптические мыши первого поколения, как правило, встречались только в зарубежных специализированных вычислительных комплексах. Второе поколение оптических мышей имеет более сложное устройство. Вместо фотодиода в них используется микросхема оптического сенсора.  Рисунок 19.1 – Внутреннее устройство оптической мыши С помощью светодиода, и системы фокусирующих его свет линз, под мышью подсвечивается участок поверхности. Отраженный от этой поверхности свет, в свою очередь, собирается другой линзой и попадает на приемный сенсор микросхемы – процессора обработки изображений. Этот чип, в свою очередь, делает снимки поверхности под мышью с высокой частотой. Причем микросхема не только делает снимки, но сама же их обрабатывает, так как содержит две ключевых части: систему получения изображения Image Acquisition System (IAS) и интегрированный DSP процессор обработки снимков.  Рисунок 19.2 – Принцип работы оптической мыши Поверхность, по которой перемещается мышь (ткань, дерево, пластик или специальный коврик), обычно имеет микронеровности. Эти микронеровности освещаются ярким светодиодом, установленным под небольшим углом к поверхности, из-за чего они отбрасывают отчётливые тени, которые уверенно фиксируются камерой мыши. В оптических мышах обычно применяются красные светодиоды, так как они дешевле и кремниевые фотоприёмники более чувствительны именно к красному свету. Реже встречаются светодиоды других цветов. На основании анализа череды последовательных снимков (представляющих собой квадратную матрицу из пикселей разной яркости), интегрированный DSP процессор высчитывает результирующие показатели, свидетельствующие о направлении перемещения мыши вдоль осей Х и Y, и передает результаты своей работы в компьютер.  Рисунок 19.3 – Пример двух последовательных снимков поверхности В целом система оптического слежения мышей, помимо микросхемы-сенсора, включает еще несколько базовых элементов. Конструкция включает держатель (Clip) в который устанавливаются светодиод (LED) и непосредственно сама микросхема сенсора (Sensor) (рисунок 19.4). Эта система элементов крепится на печатную плату (PCB), между которой и нижней поверхностью мыши (Base Plate) закрепляется пластиковый элемент (Lens), содержащий две линзы, о назначении которых было написано выше.  Рисунок 19.4 – Устройство оптической мыши Оптимальное расстояние от элемента Lens до отражающей поверхности под мышью должно попадать в диапазон от 2.3 до 2.5 мм. Это рекомендации производителя сенсоров. Вот почему оптические мыши плохо работают на оргстекле на столе, всевозможных «полупрозрачных» ковриках и т. п. В оптических мышах третьего поколения для подсветки поверхности используется не светодиод, а инфракрасный лазерный диод. Из-за когерентности лазерного излучения фокусировка на рабочей поверхности осуществляется гораздо точнее и для работы этой мыши требуются микронеровности поверхности с гораздо меньшим размером, чем это необходимо для оптической мыши.  Рисунок 19.5 – Снимки поверхности, сделанные оптической (слева) и лазерной (справа) мышью Если мы посмотрим на реальные снимки поверхности, сделанные обычной светодиодной оптической системой, и системой с использованием лазера (рисунок 19.5), то увидим, что «лазерный» вариант куда более контрастен – отличия между темными и яркими участками снимка более значительны. Безусловно, это существенно облегчает работу оптическому сенсору. Кроме того, в отличие от оптической мыши лазерная мышь способна работать на прозрачных и зеркальных поверхностях, так как отсутствует требование по расстоянию до отражающей поверхности. Характеристики оптических мышей: 1 Разрешение оптического сенсора. Измеряется в dpi -– числе точек на дюйм. Данный параметр показывает, сколько измерений перемещения происходит на каждом пройденном мышью дюйме. Большее разрешение сенсора мыши позволяет точнее позиционировать курсор и увеличивает скорость его передвижения. Для комфортной работы в среде Windows, офисных приложениях и большинстве графических программ достаточно разрешения 400-800 dpi. 2 Частота дискретизации – количество снимков, которые сенсор делает в единицу времени. Обычно составляет не менее 1500-3000 Гц. Это влияет на максимальную скорость движения мыши без потери качества слежения за поверхностью. 3 Количество программируемых клавиш. В некоторых моделях мышей для дополнительных кнопок могут быть назначены различные действия (запуск программ, навигация в браузере и др.). Наличие запрограммированных клавиш уменьшает количество переходов с мыши на клавиатуру и обратно, что значительно экономит время. III. Выполнение работы Создать группы по два-три человека. Составить таблицу для сравнения видов механизмов клавиатур. Сравнение провести по следующим критериям: надежность контакта, четкость нажатия, тактильная отдача, уровень шума, герметичность, срок службы, стоимость. Изобразите клавиши каждого вида клавиатур, а также опишите принцип действия клавиатуры. Составить таблицу для сравнения обычной оптической и лазерной мыши. Сравнение провести по следующим критериям: разрешение, чувствительность, точность, возможность работы на любой поверхности. Схематично зарисовать устройство мыши, составить таблицу с указанием основных узлов и их назначений. Проанализировать потребности и составить список характеристик, необходимых для выбора компьютерной мыши. Порядок характеристик должен определяться их важностью для пользователя. Для каждой характеристики указать требуемое значение. Выбрать две-три модели, соответствующие указанным характеристикам. Произвести сравнительную характеристику выбранных моделей компьютерных мышек, перечислить достоинства и недостатки. Контрольные вопросы Периферийные устройства. Дать определение. Привести основные типы. Перечислить устройства ввода и вывода информации. Провести сравнительную характеристику тачпада и трекпада. В чем отличие мембранных и полумеханических клавиатур? В чем достоинства механических клавиатур? Чем отличаются ножничные клавиатуры и в чем их достоинство? Чем отличаются оптические мыши первого и второго поколения? Чем отличаются по конструкции лазерные и обычные оптические мыши? Почему оптическая мышь не может работать на стеклянной поверхности? Какими параметрами характеризуются оптические мыши? |